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Abstract

Physical vapor deposition of thin film thermites allow for a clean avenue for probing fundamental properties of nanoenergetic materials that prove difficult for traditional powder processing. Il controllo preciso delle dimensioni di diffusione, della microstruttura e della quantità totale di materiale può essere realizzato con questa tecnica di fabbricazione e il test di tali materiali fornisce informazioni preziose su come si verifica l’ossidazione. Questa tesi fornisce diversi esempi di come le tecniche PVD esistenti possono essere accoppiate con i costituenti della termite per promuovere la comprensione della comunità energetica di come l’ossidazione avviene allo stato solido con la variazione di alterazioni geometriche e chimiche. L’obiettivo di queste indagini era di chiarire quali proprietà e meccanismi del materiale guidano l’attività esotermica. I film sottili di termite di Al / CuO, Zr/CuO e Mg / Cuo con vari costituenti metallici riducenti sono stati testati in condizioni di riscaldamento lento. La tendenza della variazione del metallo ha dimostrato l’importanza delle proprietà terminali di diffusione dell’ossido nell’impedire o migliorare lo scambio di ossigeno. Quando il metallo riducente forma un ossido terminale con limitata diffusività dell’ossigeno, l’esotermicità richiede elevate energie di attivazione per iniziare una reazione autosufficiente. Oltre agli effetti della variazione chimica, gli spessori del doppio strato sono stati variati e hanno riscontrato una diminuzione delle temperature di picco esotermiche simili alle tendenze riscontrate nell’energetica a film sottile intermetallico e nei materiali energetici in polvere. Le termiti a film sottile sono state anche sottoposte a metodi di iniziazione estremi tramite accensione laser a piastra flyer e trattamento termico ad alta velocità di riscaldamento (105 K/s). È stata ricercata una visione generale del comportamento della nano termite negli ambienti caratteristici delle applicazioni e sono state scoperte tendenze simili tra test lenti e rapidi. Le dimensioni di reazione decrescenti hanno prodotto una maggiore reattività e proprietà di barriera di diffusione il ruolo nell’impatto del comportamento esotermico persiste nel regime del microsecondo. In definitiva attraverso questo lavoro è stato dimostrato che il processo di esotermicità della termite procede attraverso più di una via e più dell’energia libera di ossidazione dei metalli riducenti dovrebbe essere considerata quando si descrive come avviene lo scambio di ossigeno. È stato dimostrato che queste reattività autosufficienti possono essere realizzate nel solido e.

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